室内温度多点检测系统设计分析

室内温度多点检测系统设计分析

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1.佛山市广讯检测技术服务有限公司528231；2.广东广纺检测计量技术股份有限公司510663

摘要：温度检测在现代生活中发挥着重要的作用，无论是对大气环境还是一般小型场所的温度检测，往往都需要配置多个检测点来实现对特定区域内环境温度的准确测量。本文设计的主要目的在提出一种适用于在小型室内场所（如居室、办公室、实验室、小型仓库）使用的多点温度采集检测系统的设计方案。

关键词：室内温度；多点检测；系统设计

引言：

温度检测广泛应用于工农业生产及人民生活的的各领域。以DS18B20和AT89C52单片机为基础设计实现多点温度检测与分析报警功能的基本过程，阐述系统的基本组成及硬件、软件设计过程，并完成系统功能的实验室测试，表明该系统能实现小型区域内的多点温度检测与温度超限报警，可应用于对环境温度要求严格的病房、居室、办公室、实验室等场所。

一、系统硬件设计

本文设计方案以数字温度芯片DS18B20为核心，采用AT89C52单片机作为系统的控制器，实现对小型区域内的温度采集与告警控制功能。

系统控制器采用AT89C52八位单片机实现。该单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。可单独对实现多个DS18B20控制工作。DS18B20与单片机连接模式如图2所示。

1.1键盘控制模块

由于在本文系统中允许用户按实际要求设定温度阈值，所以在系统电路设计需要考虑用户这一需求。阈值设定的基本思想是在用户启动系统后，能根据对实际居室内的环境温度要求，设定所允许的最高室内环境温度。本文系统设计过程时，通过在单片机P1.0，P1.1，P1.2，P1.3口连接四个按钮开关分别实现复位，阈值设定选择、数值加、数值减等功能。电路图如图5所示。

1.2温度数据采集模块

温度数据采集模块以单线数字温度传感器DSl8B20为基础，该传感器是由DALLAS公司生产的新一代适配微处理器的智能温度传感器。该传感器将地址线、数据线、控制线合为一根双向串行数据的信号线，并允许在这根信号线上接多个DS18B20。具有3引脚T0-92小体积封装形式；测温范围较广，为-55～+125℃，编程实现9～12位的数字值读数方式，测温分辨率为0.0625℃。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可并联到3根或两根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路，适用于远距离多点温度检测系统的设计。DS18B20内部结构图如图3所示。

本文系统中DS18B20采用外部供电方式，理论上可在一根数据总线上挂256个DS18B20，但所挂接的DS18B20的数量不要超过25为宜，否则系统功耗较大，同时单线长度也不宜超过80米，否则会影响数据传输的准确性。可采用分组的方式，用单片机的多个I/O口来驱动多路DS18B20。实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连，起到上拉作用。

1.3系统显示模块

通过该模块实现采集温度数据的实时显示功能，给用户提供直观的温度测量数据，并以此作为是否要采取措施调节室内温度，该模块设计采用LCD1602来实现，LCD1602与单片机连接电路如图4所示。

1.4报警模块

该模块的基本功能是在室内实际的测量温度达到用户设定阈值的时候实施告警提示功能，在本文设计中采用的是最简单的蜂鸣器告警功能。报警控制模块电路如图5所示。

二、系统软件设计

在系统硬件构建完成后，要使系统能正常工作，实现对室内环境中的多点温度检测，系统控制软件起着核心作用。根据对系统功能的规划要求，所设计的多点温度检测系统要实现对室内不同区域的环境温度检测及实时显示功能，并在实际检测温度高于设定值时实施报警以使用户及时采集降温措施，对报警阈值可在系统中根据实际要求进行随意设定。

本文系统规划设计时要实现对着9路温度数据的循环检测、显示与判定，为避免数据冲突，在程序设计时通过延时中断控制程序来实现对不同检测点上的数据读取切换功能。

结束语：

以AT89C52和DS18B20为基础设计多点温度检测与报警系统，该系统通过在室内环境中布设若干温度数据检测点（本文系统中9个检测点），检测点采集到温度数据后以有线方式送到主控器分析处理并实时显示，主控器通过延时中断方式循环读取来自各检测点的数据，并将来自检测点温度与设定的阈值相比，数据正常则继续循环读取。经过实验室测试，表明该系统能够稳定的完成小型区域内的多点温度实时检测及温度超限报警功能，可应用于对室内环境温度要求严格的病房、居室、实验室、办公场所等场所。

参考文献

[1]刘长勇，叶希梅.基于DS18B20的温度测量装置的设计[J].鲁东大学学报：自然科学版，2010（3）.

[2]张明，刘岑俐.基于PIC单片机和DS18B20的温度测量系统设计[J].电子测试，2010（4）.